液滴或液膜的鋪展過(guò)程在電子系統(tǒng)冷卻、鍍膜、噴墨印刷等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。常用的促進(jìn)液滴鋪展的手段有施加電場(chǎng)（電潤(rùn)濕）或磁場(chǎng)，添加表面活性劑或?qū)σ耗ぜ訜嵋砸餗arangoni效應(yīng)。近年來(lái)，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)以表面聲波（surface acoustic wave,SAW）形式傳播的MHz級(jí)高頻振動(dòng)可驅(qū)使位于固體基底上的完全潤(rùn)濕液膜鋪展甚至移動(dòng)，而部分潤(rùn)濕液膜只有在添加活性劑使其表面張力減小后才可在SAW作用下鋪展。深入研究活性劑對(duì)SAW作用下部分潤(rùn)濕液膜鋪展的影響有助于精準(zhǔn)控制液膜運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改進(jìn)工藝和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

由Friend和Yeo領(lǐng)導(dǎo)的研究組在2011——2015年間對(duì)SAW作用下的液滴或液膜鋪展現(xiàn)象進(jìn)行了一系列研究。2011年，他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到在聲波引起的MHz級(jí)振動(dòng)作用下的液滴平衡狀態(tài)取決于它所在基底的潤(rùn)濕性，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)聲輻射壓使液滴在垂直方向上變形，而邊界層流驅(qū)使接觸線移動(dòng)及液滴鋪展。2012年，Rezk等發(fā)現(xiàn)固著油滴在SAW作用下產(chǎn)生了所謂的“聲潤(rùn)濕”現(xiàn)象、指進(jìn)不穩(wěn)定現(xiàn)象和類孤子波。Rezk等通過(guò)另一個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)受SAW作用的硅油液膜的穩(wěn)定狀態(tài)與液膜厚度有關(guān)，且在薄膜的鋪展過(guò)程中出現(xiàn)了兩次流動(dòng)方向的轉(zhuǎn)變。2015年，Manor等推導(dǎo)出了液膜在SAW作用下鋪展的具有普適性的控制方程，并根據(jù)該控制方程分析了液膜的鋪展動(dòng)力。

上述研究對(duì)象均是完全潤(rùn)濕液膜，而之前的研究表明部分潤(rùn)濕液膜無(wú)法在高頻振動(dòng)作用下鋪展，若振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)一步提升則會(huì)發(fā)生霧化。但Altshuler和Manor發(fā)現(xiàn)往水膜添加表面活性劑使其表面張力減小后，水膜可以在SAW作用下進(jìn)行鋪展。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明振動(dòng)強(qiáng)度一定時(shí)，液膜前緣的移動(dòng)速度和活性劑濃度正相關(guān)；提高振動(dòng)強(qiáng)度可以加快液膜前緣的移動(dòng)速度，且移動(dòng)速度隨θ3/We的減小而增大，其中θ表示三相接觸角，We為Weber數(shù)。在理論研究方面，Altshuler和Manor考慮毛細(xì)力、聲輻射壓、分離壓作用，分別建立了不含活性劑的薄液膜厚度方程和不含活性劑的厚液膜厚度方程，提出用無(wú)量綱數(shù)θ3/We來(lái)闡述控制部分潤(rùn)濕水膜鋪展的動(dòng)力學(xué)機(jī)理。2016年，Altshuler和Manor又通過(guò)數(shù)值計(jì)算求解不含活性劑的薄液膜厚度演化方程，分別探究了部分潤(rùn)濕薄液膜鋪展過(guò)程受聲波引起的漂移流主導(dǎo)和受毛細(xì)力、漂移流共同控制及受毛細(xì)力主導(dǎo)時(shí)的動(dòng)力學(xué)特征。

研究表明，活性劑的存在可以通過(guò)兩種途徑影響液膜的流動(dòng)：首先，活性劑會(huì)降低液體的表面張力，因而活性劑濃度分布不均將導(dǎo)致液體由高濃度區(qū)（低表面張力）流向低濃度區(qū)（高表面張力），即引發(fā)Marangoni效應(yīng)，促使?jié)舛确植稼呌诰鶆?，加速液膜變??；其次，活性劑的特性和濃度將影響分離壓。一般認(rèn)為，純水中由于水偶極子的吸附作用而使界面帶負(fù)電荷，當(dāng)純水中加入表面活性劑時(shí)，活性劑的類型和濃度均會(huì)對(duì)靜電作用力產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響分離壓。而分離壓是影響超薄液膜去潤(rùn)濕穩(wěn)定性的主要因素。

綜上所述，SAW作用下的液膜鋪展實(shí)驗(yàn)已開(kāi)始涉及表面活性劑的影響，但該領(lǐng)域已有的理論模型尚未將這一影響加以考慮。因此，在已有的SAW驅(qū)動(dòng)液膜流動(dòng)的模型中引入活性劑濃度對(duì)分離壓和表面張力的影響，利用數(shù)值模擬研究部分潤(rùn)濕薄液膜在聲波與毛細(xì)力不同相對(duì)貢獻(xiàn)度下的鋪展過(guò)程，并討論了分離壓和Marangoni效應(yīng)對(duì)鋪展過(guò)程的影響。